Электроника. Курс лекций - часть 10

Д – информационный вход
Бывают динамическими и потенциальными

Обычно добавляют установочные входы

JK – триггер

Триггер с раздельным входом

J

K

Q

t

0

0

Q

t-1

0

1

1

1

0

0

1

1

‾Q

t-1

Делается по 2-х ступенчатой схеме. По             информация записывается в 1-ю
ступень, по 

- во 2-ю ступень.

Задержка на длительность импульса.

Двухтактовые триггеры.
Подаются 2 тактовые последовательности.
С

1

 – информация записываетсяы в 1 триггер

С

2

 – информация записывается во 2 триггер

С

1

С

2

t

3

Триггер Шнутта

Имеет гистерезисную передаточную характеристику.

Распределители

Распределители – электронные устройства, преобразующие импульсы, 
распределенные во времени в импульсы распределенные в пространстве 

С

Т

D

P

Q

U

вых

U

вх

С

Р

      F

0

  F

1

     F

2

         

C

F

0

F

1

F

2

Существует два основных подхода к реализации распределителей:

-

на основе кольцевого регистра сдвига логической единицы:

-

на базе двоичного счетчика по основанию n с дешифратором.

Счетчик + дешифратор:

-

двоичный счетчик СТ по основанию n;

-

дешифратор ДС.

Счетчик подсчитывает количество импульсов и преобразует это количество в
двоичную систему.

     R   CT

        DC      0

 1

1

        

      C

 2

2

        1
        

 3

3

        2
        3

  1

Обратная связь с выхода дешифратора на вход счетчика обеспечивает

принудительное обнуление последнего (переход в исходное состояние) после
подсчета n импульсов, то есть реализует требуемое основание счета.

Q1

Q2

Q3

A

B

      J

  TT

  J      TT

        J     TT

  J       TT

   

C1

    R0

R0

      R0

R0

C2

       R0(1)
       R0(2)

         &

Делитель частоты
Рассмотрим 2 счетчика каждый из них делит частоту на 16 (f/16)
Схема соединения 2 счетчиков для обеспечения деления частоты на 256

   C1    CT2    Q1

С1

Q1

   C2

   Q2

С2

Q2

   R0&

   Q3

R0&

Q3

   R0

   Q4

R0

Q4

Оптоэлектроника

Раздел электроники, в котором изучаются вопросы генерации, обработки,

запоминания   и   хранения   информации   на   основе   совместного   использования
электрических и оптических сигналов.

Достоинства:
-

повышенные скорости пе6редачи сигнала;

-

повышенная помехоустойчивость;

-

электрическая развязка источника и приемника сигнала.

ОС
оптическая среда

Фотоизлучатель

Фотоприемник

Фотоизлучатели:

-

лазеры;

-

световоды.

При прямосмещении

Уровень Ферми

ФИ

ФП

Р

В итоге уровни богатые е окажутся выше уровней, богатых р. Поэтому



е-ны   стремятся   попасть   на   незаполненные   уровни   (богатые   дырками)   –

результат: интенсивная рекомбинация излучаются фотоны.
Достоинства:

-

малые габариты (1мкм);

-

высокий КПД (70%);

-

малая мощность излучения (<=0,5Вт);

-

высокая надежность (10 000 часов);

-

удобство управления, как следствие низких напряжений и токов.

Ga Al As

материалы изготовления

In Ga As P

Фотоприемники

Преобразуют световые сигнал в электрические.

-

внутренний фотоэффект (изменение электропроводности);

-

фотоэффект в запирающем слое – возникновение ЭДС на границе 2-х 
материалов под действием света (солнечных батареи)

Фоторезистор


               

Свет модулирует ток в цепи

I

       Е

Основные характеристики:

-ВАХ

I

Ф

2

Ф

1

I

ф

Ф=0

  U

I=f(U)

ф

=const

подложка

При отсутствии света получаем «теневой» ток
I | 

ф=0

 =I

m

I

ф

=I-I

m

R

m

=U/I

m

 – «теневое» сопротивление

- Энергетическая характеристика

I

ф

, мА

Ф, Вт/см

2

- интегральная чувствительность
S

ф

=I

ф

/Ф|

u=const

=I

ф

/Ф (в точке при опред. напр-ии)

- удельная чувствительность
S

фу

=I

ф

/(Ф*U)

- спектральная характеристика
S=f(), где  - длина волны пад. света

   S



 - температурный коэф. фотопотока (ТКФ)

ТКФ=(I

ф

/T) / I

ф

 |

Ф=const

  [1/град]

- обозначение

Фотодиод

Режимы:

-

вентильный (фотодинамический, фотогенераторный);

-

фотодиодный.

Ф

     -

     +

    +

       -

  I

ф

R

н

Толщина слоя р<= длины свободного пробега электрона
В пограничном слое возникает фотоЭДС
Е

ф

<=

0

  0,5 В

      I

Для фотодиодного режима

      p  n

Ф=0

U

  R

н

       E

E

ф

Ф

ф

<Ф

2

<Ф

3

Световая характеристика:
    I

U

3

U

3

>U

2

>U

1

     U

2

U

1

Ф

Интегральная чувствительность:
K=I

ф

/Ф

Спектральная характеристика:
S=f()

Фоторезитстор

Может содержать 2 (Эи К) или 3 вывода.

2 канала управления

или

p

n

Облучается база (с ОЭ):

I

к

  Ф

Ф

4

      n

    +

Ф

3

k

Е

к

Ф

2

p  +

    -

    -

_

Ф

1

Б

        Ф=0

э

 I

кэ0

U

кэ

I

m

=I

кэ0

Потенциальный барьер в эмитт. p-n переходе  увеличив. дифф. сост-я.
I

k

=I

m

+Ф, где  - коэф., связывающий ток с фотопотоком.

I

k

 увеличивается за счет двух составляющих:

В*Ф

=

I

ф

=

I

ф

б>>(+1)

+

I

ф

2

 

генерационная

барьерная 

составляющая

составляющая

 – за счет снижения высоты 
потенциального барьера
эмитт. перехода

Интегральная чувствительность:

Фотодиоды
Фототранзисторы
Фотодарлингсторы (сост. фототранзисторы)

-

фототранзистор

-

усилитель фототока

Остальные характеристики подобны характеристикам фоторезистора.

Полевой фототранзистор

Ф

u

      c

  I

c

n

р

з

R

3

   E

5

E

c

I

3

U

зи

U

зо

Рассмотрим |U

зи

|<|U

зо

|

I

c

>0; U

зи

=Е

з

-I

з

R

з

I

з



0, U

зи



Е

з

 | Ф=0



ФI

з



I

з

R

з



U

зи



е

р-n



S

k



I

c

Фототок модулирует I

c

 (прямо пропорционально)

I

c

E

з

 |U

зи

|<|U

зотс

|

Ф

вкл

|E

з

|>|U

зо

|

Ф

Ф

вкл

U

си

Если |E

з

|>|E

зотс

|



ФI

з



I

з

R

з



U

зи

При некотором Ф

вкл

 |U

зи

|=|U

зотс

|  транзистор открывается

Фототеристор

В фототеристоре фототок используется для изменения значений коэффициентов


1

 и 

2

.

I=(I

m

+I

ф2

+

1

*I

ф1

+

2

I

ф3

)/(1-(

1

+

2

))

Ф

3

 > Ф

2

 > Ф

1

 > Ф

0

=0

Характеристика включения

Ф

упр

Ф

U

U

вкл

Ф

3

Ф

2

Ф

1

Ф

0

U

вкл

0